(57)【要約】【課題】センサシステムを構成するアンプユニットから時系列的に得られる計測データに対して所望の解析処理を適用し、その解析結果に対応する出力を生成することが可能なセンサシステムを提供すること。【解決手段】アンプユニットに連装される拡張ユニットには、計測データ蓄積メモリと、伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記メモリに蓄積する計測データ取得手段と、蓄積された一連の計測データを所定のアルゴリズムに従って解析するデータ解析手段と、データ解析結果を判定する判定手段と、判定結果に対応する制御信号を外部へと出力する出力手段とを具備する。計測アルゴリズムが部品化された複数の処理プログラムが拡張ユニットに組み込まれており、パソコンからの指示に従って、処理プログラムが選択され、選択された処理プログラムが所定の順序で実行される。【選択図】図１１
2005326387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有し、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装され、
前記拡張ユニットには、
前記計測データを蓄積するための計測データ蓄積メモリと、
前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記計測データ蓄積メモリに蓄積する計測データ取得手段と、
前記計測データ蓄積メモリに蓄積された一連の計測データを所定のアルゴリズムにしたがって解析するデータ解析手段と、
前記データ解析手段によるデータ解析結果を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に対応する制御信号を外部へと出力する出力手段とを具備する、ことを特徴とする連装式変位センサシステム。
【請求項２】
前記計測データ取得手段は、所定のデータ取得開始条件の成立により計測データの取得を自動的に開始すると共に、所定のデータ蓄積終了条件の成立により計測データの蓄積を自動的に終了する、ことを特徴とする請求項１に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項３】
前記計測データ取得手段は、前記取得開始から蓄積終了までの間、伝送ラインを介して到来する一連の計測データを所定の間隔をおいて選択的に取得する、ことを特徴する請求項２に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項４】
計測データを取得するたびに各前回の演算処理結果を参照して、逐次演算処理を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項５】
前記拡張ユニットは、パソコン等の上位装置との間で通信可能とされている、ことを特徴する請求項１に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項６】
前記拡張ユニットには、
前記計測データを表示データとして蓄積するための表示データ蓄積メモリと、
前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記表示データ蓄積メモリに表示データとして蓄積する表示データ取得手段と、
前記表示データ蓄積メモリに蓄積された表示データを前記上位装置へとアップロードする表示データアップロード手段とを具備する、ことを特徴する請求項５に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項７】
前記表示データ取得手段は、解析のための計測データ蓄積期間とは無関係に、解析用データの取得間隔よりも粗い一定の間隔で計測データを取得して表示データ蓄積メモリに蓄積する、ことを特徴とする請求項６に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項８】
前記拡張ユニットには、計測データの取得蓄積、解析、判定、出力の各処理を実現するためのファームウェアを上位装置からダウンロードするためのダウンロード処理手段が具備されている、ことを特徴とする請求項５に記載の連装式変位センサシステム。
【請求項９】
アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有する連装式変位センサシステムに適用されるものであって、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに対して、アンプユニットと同様にして、接続して連装され、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに、アンプユニットと同様に、伝送ラインに接続して連装され、かつ
前記計測データを蓄積するための計測データ蓄積メモリと、
前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記計測データ蓄積メモリに蓄積する計測データ取得手段と、
前記計測データ蓄積メモリに蓄積された一連の計測データを所定のアルゴリズムにしたがって解析するデータ解析手段と、
前記データ解析手段によるデータ解析結果を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に対応する制御信号を外部へと出力する出力手段とを具備する、ことを特徴とする拡張ユニット。
【請求項１０】
前記計測データ取得手段は、所定のデータ取得開始条件の成立により計測データの取得を自動的に開始すると共に、所定のデータ蓄積終了条件の成立により計測データの蓄積を自動的に終了する、ことを特徴する請求項９に記載の拡張ユニット。
【請求項１１】
前記計測データ取得手段は、前記取得開始から蓄積終了までの間、伝送ラインを介して到来する一連の計測データを所定の間隔をおいて選択的に取得する、ことを特徴とする請求項１０に記載の拡張ユニット。
【請求項１２】
パソコン等の上位装置との間で通信可能とされている、ことを特徴とする請求項９に記載の拡張ユニット。
【請求項１３】
前記計測データを表示データとして蓄積するための表示データ蓄積メモリと、
前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記表示データ蓄積メモリに表示データとして蓄積する表示データ取得手段と、
前記表示データ蓄積メモリに蓄積された表示データを前記上位装置へとアップロードする表示データアップロード手段とを具備する、ことを特徴とする請求項１２に記載の拡張ユニット。
【請求項１４】
前記表示データ取得手段は、解析のための計測データ蓄積期間とは無関係に、解析用データの取得間隔よりも粗い一定の間隔で計測データを取得して表示データ蓄積メモリに蓄積する、ことを特徴とする請求項１３に記載の拡張ユニット。
【請求項１５】
計測データの取得蓄積、解析、判定、出力の各処理を実現するためのファームウェアを上位装置からダウンロードするためのダウンロード処理手段が具備されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の拡張ユニット。
【請求項１６】
変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とを有し、
計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、
各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる、ことを特徴とする変位センサ。
【請求項１７】
計測値処理部における処理が、トリガ制御、波形整形、特徴点抽出、演算、判定、外部設定出力の各処理カテゴリを順に処理するものである、ことを特徴とする請求項１６に記載の変位センサ。
【請求項１８】
計測値処理部には、
計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、
計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、
入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、
計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または２以上の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とが含まれている、ことを特徴とする請求項１６に記載の変位センサ。
【請求項１９】
アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインを有し、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装され、
前記拡張ユニットには、変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とが含まれており、
計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、
各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる、ことを特徴とする連装式変位センサシステム。
【請求項２０】
アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有する連装式変位センサシステムに適用されるものであって、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに対して、アンプユニットと同様にして、接続して連装され、
変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とが含まれており、
計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、
各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる、ことを特徴とする拡張ユニット。
【請求項２１】
変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とを有する変位センサと、変位センサと通信を介して結ばれたパソコン等の上位装置とを含み、
上位装置は、表示器と処理プログラム設定部とを有し、
処理プログラム設定部は、処理プログラム設定に必要な情報を表示器に表示させるための表示処理を実行するものであり、かつその表示処理は
処理カテゴリを少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算の３つの処理をこの順序で一覧表示する処理と、
各処理カテゴリについて、処理プログラムを処理実行順序に登録可能な処理プログラムナンバー欄を表示する処理と、
各処理カテゴリごとに処理プログラム候補一覧を表示する処理と、を含んでおり、
変位センサの計測値処理部は、処理プログラムナンバー欄に登録された処理プログラムを処理カテゴリの並びの順、かつ、各処理カテゴリについては処理プログラムナンバー順に登録された処理プログラムにより計測値の処理を実行する、ことを特徴とする変位センサシステム。
【請求項２２】
変位センサには、
計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、
計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、
入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、
計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とが含まれている、ことを特徴とする請求項２２に記載の変位センサシステム。
【請求項２３】
アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインを有する連装式変位センサシステムに適用されるものであって、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに対して、アンプユニットと同様にして、接続して連装され、
計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、
計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、
入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、
計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とを具備する、ことを特徴とする拡張ユニット。
【請求項２４】
入力手段は、パソコン等の上位装置からの通信を受け付けることが可能とされている、ことを特徴とする請求項２３に記載の拡張ユニット。
【請求項２５】
処理プログラムは、所定のパラメータが設定可能に構成されている、ことを特徴とする請求項２３または２４に記載の拡張ユニット。
【請求項２６】
上位装置には、計測段階別に実行すべきプログラムを登録したり、削除したりすることが可能であり、且つ、プログラムのパラメータの設定を変更可能である第１の設定方式と、プログラムのパラメータの設定を変更可能である第２の設定方式とが備えられている、ことを特徴とする請求項２４に記載の拡張ユニット。
【請求項２７】
上位装置から受け付けた処理プログラムの識別情報およびその実行順序を記憶する書換え可能な記憶手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項２４に記載の拡張ユニット。
【請求項２８】
所定の計測アルゴリズムが書き換え可能な記憶手段に記憶されている、ことを特徴とする請求項２７に記載の拡張ユニット。
【請求項２９】
計測段階には、
外部からの信号またはセルフトリガに応じて計測処理の開始および終了を規定する第１のステップと、
検出端が出力する波形データからノイズを除去する第２のステップと、
整形された波形から特徴点を抽出する第３のステップと、
抽出された特徴点に基づいて所定の演算を実行する第４のステップと、
が含まれる、ことを特徴とする請求項２３乃至２８のいずれかに記載の拡張ユニット。
【請求項３０】
アンプ分離型センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインを有し、
前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装され、
前記拡張ユニットには、
計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、
計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、
入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、
計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とを具備する、ことを特徴とする拡張ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばアンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを例えばＤＩＮレール等を介して密に連装してなる連装式変位センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位センサは、生産ラインで装置の動きを補助したり、ワークの出来上がり状態を検査したりすることで、物づくりの生産性や品質を維持・向上させることに使われる。このときのセンサによる生産ラインの各種課題の解決は、アプリケーションと呼ばれる。
【０００３】
ところで、変位センサの場合、得られる情報はセンサからワークまでの変位情報のみであるため、実現できるアプリケーションが限られてしまう。そこで、ワークまたはセンサを移動させる等して時間情報をもたせると、ワークの様々な状態（ワークの個数、ワーク面の傾き、ワーク面の凹凸の大きさや形状、ワークの移動距離等）を表すデータを取得できる。この時間情報を有した変位データに何らかの加工や処理を加えることで、アプリケーションの実現が可能になり、ユーザの求めるより直接的な情報を提供できる。
【０００４】
従来例として、変位センサの内部で、センシング処理の他に簡単なアプリケーション処理も行う、という構成がある。この場合、アプリケーション処理の結果表示や設定は、センサ本体で行うか、または、ＰＣを接続して行う。また、変位センサのファームウェアを書き替え可能として、アプリケーションに対する変更自由度を向上させる従来例も知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−９９２７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生産ラインのアプリケーションは生産品目、生産工程、生産者等の違いにより様々である。また、生産ラインはあらゆるメーカにおいて、日々改善がなされているため、新たなアプリケーションの発生は突然である。センサ側にその処理をもたせると、アプリケーションへの度重なる対応のたびに、センシング処理の部分を含めた広い範囲での改造が必要となる。そのため、改造コスト・納期がかかり、多くのアプリケーションに対応できなくなるし、改造によるリスクも大きい。また、将来発生するアプリケーション処理の規模は不明であり、それに対応できるようにＲＯＭ容量等を大きくしておくと、センサ本体のコストがあがってしまい、アプリケーション処理自体が不要な場合でも、そのコストを上積みしてしまう。
【０００６】
アプリケーション処理には、カウントや傾き計測等があり、これらは変位計のデータの後処理である。変位計には、レーザ式や磁気式等の様々な種類の変位計があり、それらを選ばない構成が望ましい。しかし、左記の従来例では、アプリケーションは同じでもセンサが違えば、新たにセンサを開発することになるため、改造コスト・納期がかかる。
【０００７】
加えて、上述の従来例にあっては、センシング処理をしながら、アプリケーション処理を行うため、全体の処理が遅くなるという課題がある。
【０００８】
この発明は上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットに複雑なアプリケーションプログラムを組込むことなく、アンプユニットから時系列的に得られる計測データに対して所望の解析処理を適用し、その解析結果に対応する出力を生成することが可能な連装式変位センサシステムを提供することにある。
【０００９】
この発明の更に他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の連装式変位センサシステムは、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有するものである。前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装される。
【００１１】
この拡張ユニットには、前記計測データを蓄積するための計測データ蓄積メモリと、前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記計測データ蓄積メモリに蓄積する計測データ取得手段と、前記計測データ蓄積メモリに蓄積された一連の計測データを所定のアルゴリズムにしたがって解析するデータ解析手段と、前記データ解析手段によるデータ解析結果を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に対応する制御信号を外部へと出力する出力手段と、が具備されている。
【００１２】
このような構成によれば、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットに複雑なアプリケーションプログラムを組み込むことなく、アンプユニットから時系列的に得られる計測データに対して所望の解析処理を適用し、その解析結果に対応する出力を生成することができる。
【００１３】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、前記計測データ取得手段は、所定のデータ取得開始条件の成立により計測データの取得を自動的に開始すると共に、所定のデータ蓄積終了条件の成立により計測データの蓄積を自動的に終了するように構成される。このような構成によれば、データ取得開始条件及びデータ取得終了条件の設定如何で、計測データを適切に蓄積させることができる。
【００１４】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、前記計測データ取得手段は、前記取得開始から蓄積終了までの間、伝送ラインを介して到来する一連の計測データを所定の間隔をおいて選択的に取得するように構成される。このような構成によれば、解析に必要なデータ取得密度を維持しつつも計測データ蓄積メモリに容量に合わせたデータ取得が可能となる。
【００１５】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、計測データを取得するたびに各前回の演算処理結果を参照して、逐次演算処理を実行するようにしてもよい。このような構成によれば、蓄積された計測データに基づいて計測処理を実行する蓄積処理と、計測処理を逐次実行する逐次処理とを併用することができるので、蓄積処理を実行している最中に逐次処理を行うことにより、計測処理全体に要する時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、前記拡張ユニットは、パソコン等の上位装置との間で通信可能とされている。このような構成によれば、パソコンのデータ処理機能を拡張ユニットの制御に反映することができる。
【００１７】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、前記拡張ユニットには、前記計測データを表示データとして蓄積するための表示データ蓄積メモリと、前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記表示データ蓄積メモリに表示データとして蓄積する表示データ取得手段と、前記表示データ蓄積メモリに蓄積された表示データを前記上位装置へとアップロードする表示データアップロード手段と、が具備される。
【００１８】
本発明システムの好ましい実施の形態においては、前記表示データ取得手段は、解析のための計測データ蓄積期間とは無関係に、解析用データの取得間隔よりも粗い一定の間隔で計測データを取得して表示データ蓄積メモリに蓄積するように構成される。
【００１９】
本発明のシステムの好ましい実施の形態においては、前記拡張ユニットには、計測データの取得蓄積、解析、判定、出力の各処理を実現するためのファームウェアを上位装置からダウンロードするためのダウンロード処理手段が具備されている。
【００２０】
本発明の拡張ユニットは、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有する連装式変位センサシステムに適用される拡張ユニットである。この拡張ユニットは、前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに、アンプユニットと同様に、伝送ラインに接続して連装される。
【００２１】
この拡張ユニットには、前記計測データを蓄積するための計測データ蓄積メモリと、前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記計測データ蓄積メモリに蓄積する計測データ取得手段と、前記計測データ蓄積メモリに蓄積された一連の計測データを所定のアルゴリズムにしたがって解析するデータ解析手段と、前記データ解析手段によるデータ解析結果を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に対応する制御信号を外部へと出力する出力手段と、が具備されている。
【００２２】
本発明のユニットの好ましい実施の形態においては、前記計測データ取得手段は、所定のデータ取得開始条件の成立により計測データの取得を自動的に開始すると共に、所定のデータ蓄積終了条件の成立により計測データの蓄積を自動的に終了するように構成される。
【００２３】
本発明のユニットの好ましい実施の形態においては、前記計測データ取得手段は、前記取得開始から蓄積終了までの間、伝送ラインを介して到来する一連の計測データを所定の間隔をおいて選択的に取得するように構成される。
【００２４】
本発明ユニットの好ましい実施の形態においては、パソコン等の上位装置との間で通信可能とされている。
【００２５】
本発明ユニットの好ましい実施の形態においては、前記計測データを表示データとして蓄積するための表示データ蓄積メモリと、前記伝送ラインを介して到来する計測データを取得して前記表示データ蓄積メモリに表示データとして蓄積する表示データ取得手段と、前記表示データ蓄積メモリに蓄積された表示データを前記上位装置へとアップロードする表示データアップロード手段と、が具備されている。
【００２６】
本発明ユニットの好ましい実施の形態においては、前記表示データ取得手段は、解析のための計測データ蓄積期間とは無関係に、解析用データの取得間隔よりも粗い一定の間隔で計測データを取得して表示データ蓄積メモリに蓄積するように構成される。
【００２７】
本発明ユニットの好ましい実施の形態においては、計測データの取得蓄積、解析、判定、出力の各処理を実現するためのファームウェアを上位装置からダウンロードするためのダウンロード処理手段が具備されている。
【００２８】
別の一面から見た本発明は、以下の構成を有する変位センサとして捉えることもできる。この変位センサには、変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とを含んでいる。ここで、計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる、ようになっている。ここで言う「変位センサ」には、連装式のみならず、スタンドアローン型の変位センサも含まれるほか、アンプ分離型のみならず、アンプ一体型のものも含まれる。
【００２９】
好ましい実施の形態においては、計測値処理部における処理が、トリガ制御、波形整形、特徴点抽出、演算、判定、外部設定出力の各処理カテゴリを順に処理するものであってもよい。
【００３０】
好ましい実施の形態においては、計測値処理部には、計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または２以上の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とが含まれていてもよい。
【００３１】
別の一面から見た本発明は、以下の構成を有する連装式変位センサシステムとして捉えることもできる。この連装式変位センサシステムは、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインを有し、前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装される。前記拡張ユニットには、変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とが含まれている。
【００３２】
計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる。
【００３３】
別の一面から見た本発明は、以下の構成を有する拡張ユニットとして捉えることもできる。この拡張ユニットは、アンプ分離型変位センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインとを有する連装式変位センサシステムに適用されるものであって、前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットに対して、アンプユニットと同様にして、接続して連装される。この拡張ユニットには、変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とが含まれており、計測値処理部における処理は、少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算、の３つの処理カテゴリを順に処理するものであり、各処理カテゴリは、部品化された複数の処理プログラムの中から１または２以上の処理プログラムを選択可能であり、各選択した処理プログラムの実行順序の指定によって処理アルゴリズムが定められる。
【００３４】
別の一面から見た本発明は、以下の構成を有する変位センサシステムとして捉えることもできる。この変位センサシステムは、変位計測値を取得する計測値取得部と、計測値取得部にて取得された変位計測値を処理する計測値処理部と、計測値処理部における処理結果を出力する処理結果出力部とを有する変位センサと、変位センサと通信を介して結ばれたパソコン等の上位装置とを含んでいる。上位装置は、表示器と処理プログラム設定部とを有し、処理プログラム設定部は、処理プログラム設定に必要な情報を表示器に表示させるための表示処理を実行するものであり、かつその表示処理は、処理カテゴリを少なくとも波形整形、特徴点抽出、演算の３つの処理をこの順序で一覧表示する処理と、各処理カテゴリについて、処理プログラムを処理実行順序に登録可能な処理プログラムナンバー欄を表示する処理と、各処理カテゴリごとに処理プログラム候補一覧を表示する処理と、を含んでおり、変位センサの計測値処理部は、処理プログラムナンバー欄に登録された処理プログラムを処理カテゴリの並びの順、かつ、各処理カテゴリについては処理プログラムナンバー順に登録された処理プログラムにより計測値の処理を実行する。
【００３５】
好ましい実施の形態においては、変位センサには、計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段とが含まれていてもよい。
【００３６】
本発明の連装式変位センサシステムの拡張ユニットの好ましい実施の形態においては、計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段と、を具備していてもよい。
【００３７】
このような構成によれば、実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序が入力されることにより、記憶手段に記憶された処理プログラムの中から実行すべき処理プログラムが選択されて計測段階別に実行される。計測段階別に１または複数の処理プログラムを記憶しているので、計測段階別に処理プログラムを選択する自由度が大きく、所望の計測アルゴリズムを自在に構築することができる。
【００３８】
好ましい実施の形態においては、入力手段は、パソコン等の上位装置からの通信を受け付けることが可能とされていてもよい。このような構成によれば、計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を容易に入力することができる。
【００３９】
好ましい実施の形態においては、処理プログラムは、所定のパラメータが設定可能に構成されていてもよい。このような構成によれば、計測アルゴリズムを多様化することができる。また、処理プログラムのパラメータのみを変更できるので、計測アルゴリズムを変更することなくユーザの所望する計測に近づけることができる。
【００４０】
好ましい実施の形態においては、上位装置には、計測段階別に実行すべきプログラムを登録したり、削除したりすることが可能であり、且つ、プログラムのパラメータの設定を変更可能である第１の設定方式と、プログラムのパラメータの設定を変更可能である第２の設定方式とが備えられていてもよい。
【００４１】
このような構成によれば、第１の設定方式を熟達者用の管理者モードとして、第２の設定方式を初心者用のユーザモードとすることができる。これにより、初心者用のユーザモードにおいては処理プログラムの選択ができないようになっているので、初心者のユーザが計測アルゴリズムを誤って変更して元に戻せなくなるといったことを予防することができる。
【００４２】
好ましい実施の形態においては、上位装置から受け付けた処理プログラムの識別情報およびその実行順序を記憶する書換え可能な記憶手段をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、多彩な計測アルゴリズムを記憶するように対応することができる。この場合、処理プログラムの内容そのものを書き換えることなく、上位装置から受け付けた処理プログラムの識別情報およびその実行順序を変更するだけなので、変更に要する時間を短縮できる。
【００４３】
本発明のシステムの好ましい実施の形態においては、所定の計測アルゴリズムが書き換え可能な記憶手段に記憶されているように構成されていてもよい。このような構成によれば、初心者のユーザでも手軽に所望の計測を行うことができる。また、予め格納された計測アルゴリズムを変更して新たな計測アルゴリズムを構築することができる。
【００４４】
好ましい実施の形態においては、計測段階には、外部からの信号またはセルフトリガに応じて計測処理の開始および終了を規定する第１のステップと、検出端が出力する波形データからノイズを除去する第２のステップと、整形された波形から特徴点を抽出する第３のステップと、抽出された特徴点に基づいて所定の演算を実行する第４のステップと、が含まれていてもよい。このような構成によれば、検出端が出力する波形データからユーザが所望するデータを取り出すことができ、使い勝手がよくなる。
【００４５】
別の一面から見た本発明は、以下の構成を有する連装式センサシステムとしてと捉えることもできる。この連装式センサシステムは、アンプ分離型センサを構成するアンプユニットを１台若しくは２台以上に連装してなるアンプユニット列と、前記アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに接続され、それらアンプユニットで生成される計測データを一方向へ伝送する伝送ラインを有し、前記アンプユニット列の中で伝送ラインの下流側端部に位置するアンプユニットには、アンプユニットと同様にして、拡張ユニットが伝送ラインに接続して連装される。前記拡張ユニットには、計測アルゴリズムが部品化された１または複数の処理プログラムをその識別情報および実行アドレスと共に、実行順序が予め定められた計測段階別に記憶する記憶手段と、計測段階別に実行すべき処理プログラムの識別情報および実行順序を入力する入力手段と、入力手段により入力された実行順序と記憶手段から読み出された実行アドレスとから成る計測処理テーブルを作成するテーブル作成手段と、計測処理テーブルに基づいて、計測段階別に１または複数の処理プログラムを読み出して実行する計測段階別プログラム実行手段と、を具備するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００４６】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、拡張ユニット内には計測データ蓄積メモリが設けられているため、これを一連のアンプユニット列の端部に連装すると共に、既存のデータ伝送ラインに接続し、しかる後、各ユニットを運転状態とすれば、各アンプユニットで生成された計測データが拡張ユニット内の計測データ蓄積メモリに所定のタイミングで順次蓄積記憶され、その後、この蓄積記憶された一連の計測データに基づいて所定の解析処理および判定処理が実行される結果、従前の変位センサシステムとは異なり、時間情報を含む一連の計測データに対して、所望の演算処理を実行させ、被計測対象物の情報をより精密に取得することができる。また、データ取得、データ解析、データ判定の機能を拡張ユニットの側に設けたため、アンプユニットの側には特別なメモリや高機能プログラムを組み込む必要がなくなり、アンプユニットとして汎用のものを使用しつつも、これと拡張ユニットを併用することによって、より高機能な計測を実現することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
本発明が適用された拡張ユニット１と１若しくは２以上の台数のアンプユニット２，２，２，…との隣接結合状態を示す斜視図が図１に示されている。同図に示されるように、拡張ユニット１とアンプユニット２とは、この例ではＤＩＮレール３を介して隣接結合状態で１列に連装される。
【００４９】
この例では、拡張ユニット１のケース４とアンプユニット２のケース５とは同一の規格を有する。それらのケース４，５はＤＩＮレール３と直交する方向へやや細長い直方体形状の形態を有する。すなわち、拡張ユニット１のケース４には、前面４ａと、後面４ｂと、左側面４ｃと、右側面４ｄと、上面４ｅと、底面４ｆとが設けられ、六面体の箱状形態を有する。
【００５０】
同様に、アンプユニット２のケース５には、前面５ａと、後面５ｂと、左側面５ｃと、右側面５ｄと、上面５ｅと、底面５ｆとが設けられ、六面体の形態を有する。
【００５１】
アンプユニット２の前面５ａからは、第１の電気コード６が引き出されている。この第１の電気コード６には、外部入力線、外部出力線、電源線などが含まれている。外部入力線は例えばＰＬＣ等からアンプユニット２に対して各種の指令を与えるためのものであり、外部出力線はアンプユニット２の内部で生成されたスイッチング出力やアナログ出力などを外部の例えばＰＬＣ等へ出力するためのものであり、電源線はアンプユニット２の内部回路に対する電源を供給するためのものである。
【００５２】
アンプユニット２の後面５ｂから引き出された第２の電気コード７には後述するセンサヘッドユニット９（図２参照）との間で信号をやりとりする各種の信号線が含まれている。これらの信号線の中には、センサヘッドユニット９において生成された受光光量信号などが含まれている。この第２の電気コード７の先端には丸形コネクタ８が取り付けられている。この丸形コネクタ８は、図示しないセンサヘッド９から引き出された電気コードの先端に取り付けられた同様な丸形コネクタ１３と結合される。
【００５３】
変位センサ用のセンサヘッドユニットの斜視図が図２に示されている。同図に示されるセンサヘッドユニット９は、直方体状のケース１０を有する。ケース１０の前面側には投受光窓１１が設けられ、また後面側からは電気コード１２が引き出され、その先端には丸形コネクタ１３が取り付けられている。そして、この丸形コネクタ１３と先ほどの丸形コネクタ８とが結合される。このようにアンプ分離型の光電センサにあっては、丸形コネクタ１３と丸形コネクタ８とを着脱することによって、必要に応じ、アンプユニット２とセンサヘッドユニット９とを分離することができる。なお、当業者にはよく知られているように、センサヘッドユニット９内には、図３に示されるように、光源９ａ、投光光学系９ｂ、受光光学系９ｃ、位置検出素子（ＰＳＤ）９ｄ、図示しない投光用並びに受光用回路
等が内蔵されている。そして、投光用回路への入力信号や受光用回路からの出力信号等が電気コード１２を流れることとなる。
【００５４】
再び図１に戻って、拡張ユニット１の後面４ｂからは第３の電気コード１４が引き出され、この第３の電気コード１４の先端にはパソコン側の該当するコネクタと接続されるＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５が取り付けられている。第３の電気コード１４内には、拡張ユニット１とパソコンＰＣとの間でデータのやりとりを行うための通信線が含まれている。
【００５５】
拡張ユニット１の前面４ａからは第４の電気コード１６が引き出されている。この第４の電気コード１６には、外部入力線、外部出力線、電源線などが含まれている。外部入力線はこの拡張ユニット１に対して各種の指令を外部のＰＬＣ等から与えるものであり、外部出力線はこの拡張ユニット内部で生成された各種の信号（詳細は後述する）を外部のＰＬＣ等へ出力するためのものであり、電源線は拡張ユニット１の内部回路に対する電源を供給するためのものである。
【００５６】
また、図から明らかなように、拡張ユニット１のケース４のサイズは、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５のサイズと比較して明らかなように、十分小型に設計されている。
【００５７】
拡張ユニット１の上面には開閉可能な透明カバー４ｇが設けられている。また、この透明カバー４ｇの下には、当該拡張ユニット１における各種の指令操作や動作表示などを行うための操作表示部２３が設けられている。
【００５８】
アンプユニット２の上面にも開閉可能な透明カバー５ｇが設けられている。また、この透明カバー５ｇの下には、当該アンプユニット２における各種の指令操作や動作表示などを行うための操作表示部２５が設けられている。
【００５９】
図１〜図６を参照して明らかなように、拡張ユニット１のケース４は比較的小型に構成されてはいるものの、ＤＩＮレール取付状態においてユーザと対面するその上面４ｅを有効に活用してここに操作表示部２３を配置しているのである。このような操作表示部２３の配置を可能としているのは、ケース４内にＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５を無理やり組み込むことなく、このＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５をケース４から引き出された第３の電気コード１４の先端に取り付けているからである。このような構成を採用すると、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５に無理な力が掛かったとしても、そのような力が第３の電気コード１４によって干渉されるため、本体ケース４に損傷を与えることがない。逆に、拡張ユニット１のケース４にＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５を固定的に取り付けたとすれば、コネクタの接続離脱作業に際し、ケース４側に無理な力が掛かって、ケースを破損させたり、コネクタの接続不良を発生させたりする虞れがある。
【００６０】
拡張ユニット１のケース４及びアンプユニット２のケース５の左右両側面には、図４〜図６に示されるように、スライド蓋１７及びスライド蓋１８が設けられている。これらのスライド蓋１７，１８を開くと、その内部にはコネクタ窓１９が臨み、その窓の中に隣接結合コネクタ２０が露出する。従って、拡張ユニット１とアンプユニット２とは相対向する側面に露出する隣接結合コネクタ２０，２２同士を噛み合わせることによって、電気的並びに機械的に結合される。なお、それらユニット１，２全体の固定は図４に示されるようにＤＩＮレール３を介して行われることは言うまでもない。さらに、この隣接結合コネクタ２０，２２は、後述する第１の伝送ライン（ＢＢ）並びに第２の伝送ライン（ＢＳ０，ＢＳ１）の双方を含んでいる。
【００６１】
拡張ユニット１とアンプユニット２との隣接結合状態を示す平面図が図４に示されている。同図に示されるように、それらのユニット１，２，…２を隣接結合させると、拡張ユニット１の後面４ｂから引き出された第３の電気コード１４とアンプユニット２の後面５ｂから引き出された第２の電気コード７とは同一の方向へ引き出される結果となる。他方、アンプユニット２の前面５ａから引き出された第１の電気コード６と拡張ユニット１の前面４ａから引き出された第４の電気コード１６とは、ＤＩＮレール３と直交する方向で電気コード７，６とは反対の方向へと延びる結果となる。そのため、これらのユニット１，２を制御盤の盤面などにＤＩＮレール３を介して取り付ける場合においても、電気コード６，７，１４，１６が機能別に整理されて引き出される結果、その取り扱いが簡便なものとなり、多数のユニットを並列に配置する場合にあっては、その結束作業が容易となる。なお、図１〜図６において、２１はＤＩＮレール３との結合を行うためのＤＩＮレール嵌合溝である。
【００６２】
拡張ユニット１の操作表示部２３の一例を示す構成図が図７に示されている。同図に示されるように、操作表示部２３には、第１の７セグメント表示器２３ａと、第２の７セグメント表示器２３ｂと、４方向シフトキーを構成する左方向キー２３ｃ，上方向キー２３ｄ，右方向キー２３ｅ，下方向キー２３ｆと、１個の押しボタンキー２３ｇとが設けられている。これらのキー２３ｃ〜２３ｇを適宜操作しつつ、第１並びに第２の７セグメント表示器２３ａ，２３ｂに様々なデータを表示させることによって、後述する解析処理の選択や設定データの選択さらには各種の操作指令を与えることができる。
【００６３】
なお、以上図１〜図７を参照して説明した拡張ユニット１並びにアンプユニット２の構造は、本発明の一例に過ぎない。特に、先に説明した構造は、拡張ユニットに通信を介してパソコンを接続することを前提としている。本発明の構成はパソコンを必ずしも必須の構成とするものではない。その場合には、図８並びに図９に示されるように、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ１５並びに第３の電気コード１４は存在しない。
【００６４】
次に、図１０，図１１、及び図１２を参照しながら、拡張ユニット１並びにアンプユニット２の電気的なハードウェア構成について説明する。センサシステム全体のハードウェア構成図が図１０に示されている。同図に示されるように、このセンサシステムには、例えばノート型のパソコン２６と、１台の拡張ユニット１と、この拡張ユニット１に順次接続された２台のアンプユニット２，２，…とが含まれている。
【００６５】
パソコン２６と拡張ユニット１とは、先に説明したように、コネクタ１３，１５並びに電気コード１２，１４を介して結合される（図１及び図２参照）。
【００６６】
拡張ユニット１内にはドライバＩＣ１０１とＣＰＵ１０２とＥＥＰＲＯＭ１０８（第１の記憶手段）とが含まれている。ドライバＩＣ１０１はＲＳ−２３２Ｃ通信をサポートする。ＣＰＵ１０２には、図示しないが当該拡張ユニット１の機能を定義するファームウェアを格納するプログラムメモリと、プログラムメモリ内のファームウェアを実行するマイクロプロセッサとが含まれている。加えて、ＣＰＵ１０２内には計測データ蓄積メモリ１０２ａ（図１１参照）が含まれている。このメモリ１０２ａには、後に詳述するように、アンプユニットから送られている計測データが所定の手順に従って蓄積記憶される。
【００６７】
この拡張ユニット１のより詳細な内部構成を示す回路ブロック図が図１１に示されている。同図に示されるように、拡張ユニット１内には、ＣＰＵ１０２と、アンプユニット側回路ボード１０３と、パソコンとの通信を実現するためのＲＳ−２３２Ｃドライバ１０１と、操作表示部２３を構成する操作部２３−１と表示部２３−２と、が含まれている。また、アンプ側の回路ボード１０３には、アンプとの接続コネクタ（右側）２２と、電流の流入防止回路（電源非投入時の）１０４とが含まれている。外部入力回路１０５は、外部入出力線を介してＰＬＣ等から到来する各種の指令を、ＣＰＵ１０２へ入力するために使用される。アナログ出力回路１０６は、当該拡張ユニット１内で生成された各種のアナログ出力を外部入出力線を介して外部へと出力するためのものである。外部出力回路１０７は、当該拡張ユニットで生成された各種の信号をＰＬＣ等へ通ずる外部入出力線へと出力するためのものである。
【００６８】
次に、図１０に戻って、アンプユニット２の内部構成について説明する。各アンプユニット２の内部には、当該アンプユニットの機能を定義するファームウェアを格納するプログラムメモリと、プログラムメモリ内のファームウェアを実行するマイクロプロセッサとを含むＣＰＵ２０１が含まれている。各アンプユニット２内のＣＰＵ２０１は、伝送方向の異なる２本のシリアルバスラインＢＳ０，ＢＳ１を介して拡張ユニット１と結ばれている。加えて、拡張ユニット１内のＣＰＵ１０２と、アンプユニット２内のＣＰＵ２０１とは、バケツリレー方式でシリアルにデータを転送するシリアル伝送ラインＢＢによっても順に結ばれている。
【００６９】
シリアルバスラインＢＳ０，ＢＳ１は主としてコマンドやプログラムデータの送受信などに使用されるのに対し、バケツリレー方式でデータを伝送する伝送ラインＢＢは、アンプユニット内で生成された計測データを各アンプユニット２から拡張ユニット１へと垂れ流し的に送り出すのに使用される。なお、この伝送ラインＢＢを使用したデータ転送に際しては、ハンドシェイク処理が併用される。
【００７０】
アンプユニット２の内部回路のより詳細な構成が図１２のブロック図に示されている。同図に示されるように、アンプユニット２の内部には、ＣＰＵ２０１と、電流の流入防止回路（電源非投入時の）２０２と、アンプとの接続コネクタ（下流側）２０３と、電流の流入防止回路（電源非投入時の）２０４と、アンプとの接続コネクタ（上流側）２０５と、電源リセット回路２０６と、ＥＥＰＲＯＭ２０７と、外部入力回路２０８と、アナログ出力回路２０９と、外部出力回路２１０とが含まれている。
【００７１】
先に述べたように、ＣＰＵ２０１は、図示しないが、当該アンプユニットの機能を定義するファームウェアを格納するプログラムメモリと、プログラムメモリ内のファームウェアを実行するマイクロプロセッサとを含んでいる。アナログ出力回路２０９は、当該アンプユニット２内で生成された各種のアナログ出力を外部入出力線を介して外部へと出力するためのものである。外部出力回路２１０は、当該アンプユニットで生成されたＨＩＧＨ，ＰＡＳＳ，ＬＯＷなどの判定出力を外部入出力線へと出力するものである。外部入力回路２０８は、外部入出力線を介して到来する各種の指令を、ＣＰＵ２０１へ入力するために使用される。
【００７２】
次に、拡張ユニット１並びにアンプユニット２のソフトウェア構成について説明する。
【００７３】
アンプユニットの処理を概略的に示すフローチャートが図１３に示されている。アンプユニットの処理は、同図（ａ）に示される通常処理と、同図（ｂ）に示されるＳＨ受信割込処理とを含んでいる。
【００７４】
通常処理においては、同図（ａ）に示されるように、電源投入に続いて直ちに接続処理を実行する（ステップ１３０１）。この接続処理は、この種の連装型センサユニットにおいて当業者によく知られているところであり、すなわち互いに隣接して配置された一連のアンプユニットの中で、最端部に位置するアンプユニットから順にアドレスを割り付けることによって、アンプユニット列を構成する各アンプユニットのそれぞれに対して固有のアドレスを割り当て、同時に計測タイミングの同期基準点を取得して、自動的にサイクリックなパルス点灯処理を開始する。すなわち、この種の連装型変位センサシステムにおいては、隣接センサ同士の干渉を防止するため、順次時間差をもって、投受光を行う。この投受光は隣接アンプユニット間で位相差を持たせてサイクリックに行われる。
【００７５】
このようにして接続処理が完了したならば、続いてキー入力受付処理（ステップ３２０２）並びに外部入力受付処理（ステップ１３０３）を実行する。キー入力受付処理（ステップ１３０２）では、図１２に示される操作部２５−１からの信号をチェックすることによって、操作部２５−１において何らかのキー入力操作が行われたかどうかを判定する。外部入力受付処理（ステップ１３０３）では、外部入力回路２０８からの信号をチェックすることによって、外部入力線を介して何らかの指令が到来したかどうかを判定する。
【００７６】
続く入力対応処理（ステップ１３０４）は、以上のステップで受け付けられたキー入力若しくは外部入力に基づいて、様々な処理を実行する。この入力対応処理の詳細については、後述する各種機能の説明の際に、それぞれ詳細なフローチャートを参照しながら説明を加えることとする。
【００７７】
次に、ＳＨ受信割込処理では、同図（ｂ）に示されるように、上流側（アンプユニット）からのＳＨ（シェイクハンド信号）受信により割込処理で実行を開始され、まずディレイ処理（ステップ１３１１）を実行して、隣接センサとの投光時間差を確保する。続いて、投光処理（ステップ１３１２）並びに受光処理（ステップ１３１３）を実行して、検出対象物体に対してパルス光の照射を行い、続いて計測処理（ステップ１３１４）を実行する。この計測処理（ステップ１３１４）では、変位センサの固有アルゴリズムに従って、検出対象物体に関する計測データを取得する。
【００７８】
続く計測データ転送処理（ステップ１３１５）では、上記の処理で得られた計測データ及び上流側のアンプユニットから受けとった計測データ群を下流側のアンプユニット又は拡張ユニットへとＳＨ送信する。
【００７９】
続く判定処理（ステップ１３１６）では、計測処理（ステップ１３１４）で得られた計測データに対し、１若しくは２以上の判定基準値を適用して所定の判定処理を行い、計測対象物体である工業製品などの製品良否の判定等を行う。この判定は例えば、ＬＯＷ（低すぎ又は小さすぎ），ＰＡＳＳ（良），ＨＩＧＨ（高すぎ又は大きすぎ）等として行われる。
【００８０】
続く出力処理（ステップ１３１７）では、上記判定処理（ステップ１３１６）で得られた判定結果を、外部出力回路２１０へ与えることによって、外部出力線から判定出力を送り出す。
【００８１】
次に、拡張ユニットの処理を概略的に示すフローチャートが図１４に示されている。同図に示されるように、この拡張ユニットの処理の全体は、同図（ａ）に示される通常処理と、同図（ｂ）に示される上位割込処理と、同図（ｃ）に示されるＳＨ受信割込処理とを含んでいる。
【００８２】
まず、通常処理では、同図（ａ）に示されるように、電源投入により処理が開始され、先ほどと同様な接続処理をまず実行する（ステップ１４０１）。
【００８３】
続いて、前記アンプユニットの場合と同様にして、キー入力受付処理（ステップ１４０２）並びに外部入力受付処理（ステップ１４０３）を実行した後、入力対応処理（ステップ１４０４）並びにルーチン処理（ステップ１４０５）を実行する。これら２つの処理（ステップ１４０４，１４０５）は、キー入力や外部入力に応じた様々な処理を実行するものであり、その詳細については後に各種の機能説明と共に説明を加える。
【００８４】
上位割込処理は、同図（ｂ）に示されるように、上位（ＰＣ，ＰＤＡ）からのコマンド受信により割込にて実行を開始され、例えばパソコンからのコマンドに応じた様々な処理を実行する。この処理の中には、後に詳述するように、アプリケーションプログラムのダウンロード処理が含まれる。
【００８５】
ＳＨ受信割込処理は、下位（アンプユニット）からのＳＨ信号の受信によって割込により実行を開始されるものであり、その詳細についても、後に各種の機能説明と共に行うものとする。
【００８６】
次に、本発明に関連して拡張ユニットが実行するデータ蓄積・解析処理のゼネラルフローチャートが図１５に示されている。同図に示されるように、このゼネラルフローチャートに示される処理の全体は、初期処理（ステップ１５０１）、データ取得開始待ち処理（ステップ１５０２）、データ取得中処理（ステップ１５０３）、データ解析処理（ステップ１５０４）から構成されている。
【００８７】
初期処理（ステップ１５０１）は、アンプ機種情報・設定内容の取得、アンプ設定変更、出力状態・表示状態の初期化等を実行する処理である。
【００８８】
続くデータ取得開始待ち処理（ステップ１５０２）では、データ取得の開始タイミング（セルフトリガ／外部入力）を監視する。このデータ取得開始待ち処理（ステップ１５０２）の詳細が、図１６（ａ）に示されている。同図に示されるように、データ取得開始待ち処理が開始されると、計測データ入力処理（ステップ１６０１）を実行しつつ、データ取得開始条件の成立を繰り返し判定する（ステップ１６０２）。このときのデータ取得開始条件は、入力された計測データそれ自体の大きさあるいは変化等に基づいてセルフトリガ方式で行っても良いし、外部入力受付処理（ステップ１４０３）で受け付けられた外部入力の状態に基づいて行っても良い。ここで、計測データ入力処理（ステップ１６０１）およびデータ取得開始条件の成立を判定する処理（ステップ１６０２）は、図１４（ｃ）に示されるＳＨ受信割込処理（ステップ１４２１）において実行される。すなわち、各アンプユニット２，２からはそれぞれ投受光のたびに計測処理（ステップ１３１４）が実行されて計測データが生成され、こうして得られた計測データは、伝送ラインＢＢをバケツリレー方式で順次転送されて、拡張ユニット１内のＣＰＵ１０２へと辿り着く。こうして図１４（ｃ）に示されるＳＨ受信割込処理（ステップ１４２１）が実行されて、アンプユニット２からの計測データがＣＰＵ１０２へと計測データ入力処理で取り込まれ（ステップ１６０１）、しかる後、データ取得開始条件を満たすかどうかの判定処理（ステップ１６０２）が実行されて、セルフトリガ又は外部入力に基づきデータ取得の開始タイミングが決定されるのである。こうして、データ取得開始条件の成立が判定されると（ステップ１６０２ＹＥＳ）、続いてデータ取得中処理（ステップ１５０３）が実行される。
【００８９】
データ取得中処理（ステップ１５０３）の詳細が図１６（ｂ）に示されている。同図に示されるように、データ取得中処理が開始されると、データ取得中又は計測中を示す表示灯をＯＮさせる（ステップ１６１１）。これにより、拡張ユニットの表示部２３−２には、該当する表示動作が行われる。続いて、データ蓄積終了条件の成立が判定される（ステップ１６１２）。ここで、当初はデータ蓄積終了条件は成立しないから、この判定結果は否定され（ステップ１６１２ＮＯ）、続いて前回のデータ取得から所定時間が経過したかどうかの判定が行われる（ステップ１６１３）。この判定処理は、一定時間間隔でデータを取得するためのものである。すなわち、図１１に示される計測データ蓄積メモリ１０２ａの容量は限られているため、この容量に見合った量だけ計測データを取得するために、計測データ蓄積メモリがオーバーフローしないように、伝送ラインＢＢを介して到来する一連の計測データを間引いているのである。つまり、所定時間が経過するまでは（ステップ１６１３ＮＯ）、データ蓄積終了条件の成立および所定時間の経過が繰り返し判定され（ステップ１６１２，１６１３）、所定時間の経過と共に（ステップ１６１３ＹＥＳ）、そのときメモリ１０２ａに空きがあることを条件として（ステップ１６１４ＹＥＳ）、入力された計測データの蓄積が行われる（ステップ１６１５）。以上が繰り返される結果、伝送ラインＢＢを経由して到来する一連の計測データは所定時間間隔で取得され、順次計測データ蓄積メモリ１０２ａ内へと蓄積記憶されていき、計測データ蓄積メモリが満杯となるか（ステップ１６１４ＮＯ）、あるいはそれ以前に所定のデータ蓄積終了条件が満たされれば（ステップ１６１２）、入力計測データの蓄積処理（ステップ１６１５）はスキップされて、以後データ解析処理への移行が行われる。
【００９０】
図１５へ戻って、データ解析処理（ステップ１５０４）では、蓄積されたデータを処理し、判定結果を出力する。このデータ解析処理（ステップ１５０４）の詳細が図１６（ｃ）に示されている。同図において処理が開始されると、所定のアルゴリズムに従って計測データ蓄積メモリ１０２ａに格納された一連の計測データに基づいてデータ解析処理が実行される（１６２１）。このデータ解析処理（ステップ１６２１）では、一般的には、計測データ蓄積メモリ１０２ａに格納された一連の計測データに対して平均化処理を行ってノイズ成分を除去した後、予め決められたアルゴリズムに従って特徴点抽出処理が実行され、こうして得られた特徴点に基づいて所定の演算を実行することにより、目的とする情報が求められる。続いて、こうして得られたデータ解析結果は、所定のしきい値と比較されて判定処理が行われ、判定結果が出力される（ステップ１６２２）。しかる後、先ほど点灯したデータ取得又は計測中表示はＯＦＦされて、データ解析処理は終了する。
【００９１】
このようにして、拡張ユニットのＣＰＵ１０２内の計測データ蓄積メモリ１０２ａには、各アンプユニット２，２から伝送ラインＢＢを介して到来する計測データが、データ蓄積終了条件が満たされるまで（ステップ１６１２）又はメモリ容量に空きがなくなるまで（ステップ１６１４）順次に蓄積記憶されていくのである。しかる後、データ解析処理（ステップ１６２１）および判定結果出力処理（ステップ１６２２）が実行されることによって、計測データ蓄積メモリ１０２ａ内に格納された一連の計測データに基づき所望のデータ解析処理が行われ、しかる後、判定結果出力処理（ステップ１６２２）が実行されることによって、拡張ユニット側の外部出力回路１０７を介して外部入出力線へと制御信号が出力されるのである。従って、この実施形態によれば、従前のアンプユニットそのものに複雑なデータ解析処理や判定結果出力処理を組み込むことなく、単にアンプユニット２に隣接して拡張ユニット１を連装するだけで、時間情報を含む一連の計測データに基づく複雑なデータ解析並びに判定処理を実現可能とするのである。
【００９２】
加えて、この実施形態においては、拡張ユニット１とパソコン２６とは通信可能とされているため、図１５および図１６に示される初期処理（ステップ１５０１）、データ取得開始待ち処理（ステップ１５０２）、データ取得中処理（ステップ１５０３）およびデータ解析処理（ステップ１５０４）を含むファームウェアそのものを、パソコン２６から拡張ユニット１へとダウンロードして、ユーザの現場において、最適なファームウェアを拡張ユニット１内へ組み込むこともできる。加えて、この実施形態においては、拡張ユニット１側からパソコン２６側へと一連の表示用計測データをアップロード可能としているため、パソコン２６を拡張ユニット１へと接続し、計測データを拡張ユニット１からパソコン２６へと吸い上げることによって、計測状況をリアルタイムに確認しながら、画面上で変位データ列を見ながら最適なしきい値を設定並びに設定変更できるという効果もある。
【００９３】
すなわち、図１８のフローチャートに示されるように、拡張ユニット１側においては、センサ接続処理を実行し、通信割り込み待ち、ＰＣからの通信受信待ち、センサからの垂れ流しデータ受信待ちの状態となる（ステップ１８０１）。この状態において、パソコン２６から拡張ユニット１に対して何らかのコマンドが到来し、ＰＣ受信割込処理が開始されると、まず受信コマンドの解析を行った後（ステップ１８１１）、その内容に従ってアプリケーションダウンロード処理（ステップ１８１３）又は表示データアップロード処理（ステップ１８１５）のいずれかが実行される。すなわち、受信コマンドを解析した結果（ステップ１８１１）、それがプログラムダウンロード要求と判定されると（ステップ１８１２）、アプリケーションダウンロード処理が実行されて（ステップ１８１３）、パソコン２６から拡張ユニット１内のプログラムメモリ（例えばフラッシュメモリ）内へと、図１５および図１６に示される一連の処理（ステップ１５０１〜１５０４）に相当するファームウェアプログラムがダウンロードされるのである。従って、この機能を利用すれば、一連のアンプユニット２に連続して拡張ユニット１を連装し、この拡張ユニット１にパソコン２６を接続した後、パソコン２６側から所定のプログラムダウンロード要求コマンドを送信すれば、これが拡張ユニット１側において確認されて（ステップ１８１２）、アプリケーションダウンロード処理（ステップ１８１３）が実行される結果、所望のデータ解析処理に相当するファームウェアプログラムをパソコン２６から拡張ユニット１へとダウンロードさせることができるのである。
【００９４】
次に、拡張ユニット１から逆にパソコン２６へと一連の表示用計測データをアップロードするための動作について説明する。
【００９５】
図１１に示されるように、拡張ユニットのＣＰＵ１０２内には計測データ蓄積メモリ１０２ａの他に表示データ蓄積メモリ１０２ｂが設けられている。この表示データ蓄積メモリ１０２ｂには、後に詳細に説明するように、伝送ラインＢＢを介して到来する一連の計測データの中から所定時間間隔で取得された計測データが表示用計測データとして蓄積記憶される。この表示用蓄積データメモリ１０２ｂに格納される計測データは、図１７に示されるように、計測用データ蓄積タイミングよりもかなり粗い表示用データ蓄積タイミングでサンプルされた後格納される。すなわち、表示用データ蓄積メモリ１０２ｂは通信ラインを介してパソコン２６へとアップロードされるものであるから、パソコン２６と拡張ユニット１との間の通信がＲＳ−２３２Ｃで行われていることを考慮すると、高速伝送のためにはデータ量を制限する必要がある。そのため、図１７（ａ）の表示用データ蓄積タイミングは同図（ｂ）に示される計測用データ蓄積タイミングよりも間隔が広く設定されるのである。尚、図において（ｃ）は計測データ蓄積条件の成立有無を示している。すなわち、計測データ蓄積条件（ｃ）が成立して"Ｈ"状態になると、その期間に限り、同図（ｂ）に示されるように、計測用データの蓄積が行われ、一方計測データ蓄積条件の成立有無に関係なく、表示用データ蓄積タイミングについては、全期間について一定の粗いサンプリングタイミングを以てデータを蓄積し、これを表示データ蓄積メモリ１０２ｂへと格納するのである。このように、表示用データ蓄積メモリ１０２ｂ内には、搬送ライン上を送られてくる物品が変位センサの視野内に入って計測が開始されている状態のみならず、対象物品が到来する前後も含めて、全区間における表示用データが蓄積されるのである。そのため、これをパソコン２６へとアップロードすれば、パソコン２６側においては、対象物品が変位センサの視野内へと到来する前後の状況を表示画面を介して視認しながら、計測データの時間的変位をリアルタイムで確認し、画面上において計測データの大きさを微細に確認することによって、最適なしきい値を見つけ出すことができるのである。
【００９６】
本発明の変位センサシステムに好適なアプリケーションの具体的な一例を示す説明図が図１９に示されている。この例にあっては、同図（ａ）に示されるようにワークＷと変位センサのセンサヘッド９とを相対的に移動させ、こうして得られた一連の変位データを計測データ蓄積メモリ１０２ａに先に説明した手順を経て蓄積記憶させ、しかる後、同図（ｂ）に示されるようにこれを解析することによって、各時間領域ＴＡ，ＴＢ別にピーク値Ｐ１，Ｐ２およびボトム値Ｂ１，Ｂ２を求め、それらの差をとることによって、特定の領域における段差を判別しようとするものである。
【００９７】
すなわち、この例にあっては、測定値が所定のトリガレベルＬ３を下回る期間内において、所定時間を隔てた２つの期間ＴＡ，ＴＢをデータ蓄積期間として設定するようにしている。尚、この実施例のトリガレベルＬ３は、ワークＷ内の最も高い面に対応する測定値に基づき設定される。この実施例では、前記各データ蓄積期間ＴＡ，ＴＢ毎に、その期間内に蓄積されたデータの中から最大値と最小値とを求めている。図中、Ｐ１，Ｂ１はそれぞれ期間ＴＡにおける最大値，最小値に対応する。又、Ｐ２，Ｂ２はそれぞれ期間ＴＢにおける最大値，最小値に対応する。このシステムにおいては、各期間ＴＡ，ＴＢ毎にその期間内の最大値と最小値との差を求めることができる。又、期間ＴＡにおける最大値Ｐ１と期間ＴＢにおける最小値Ｂ２との差ｈを求めるなど、期間ＴＡ，ＴＢの双方のデータを用いた演算処理を実行することができる。
【００９８】
従来の変位センサでは、所定の計測期間中に得た測定値の最大値や最小値をホールドする機能を具備するものの、複数の測定値を保持する機能を備えていないので、最も高い面と最も低い面との間の距離を計測できるにとどまっていた。このため、図１９（ａ）のようなワークＷについて、各段差を詳細に計測するには、複数のセンサを使用する必要があった。これに対し、この実施例によれば、ワークＷがセンサヘッド９の検出領域を通過する期間に得られる測定データの中から計測目的に応じた期間をデータ蓄積期間として設定することにより、目的とする計測処理を実行することができる。よって、単独のセンサヘッド９を用いて従来よりも詳細な計測処理を行うことができる。
【００９９】
データ取得および解析動作を説明するタイミングチャートが図２０に示されている。同図に示されるように、まずデータ取得条件が成立すると、その期間にデータの取得が行われ、データの取得が完了するのを待ってデータの解析が行われ、データ取得およびデータ解析の全期間にわたってデータ取得／計測中表示灯が点灯し、こうしてデータ取得およびデータ解析が終了するのを待って、判定出力が生成される。
【０１００】
次に、図２１に示すような連装式変位センサシステムを説明する。この連装式変位センサシステムでは、Ｎ個のアンプユニット２が連装されると共に（図では１個）、拡張ユニット１がパソコン２６に接続されている。このシステムでは、Ｎ個のセンサ出力が拡張ユニット１に送られ、計測処理結果がパソコン２６の表示部２６ａに表示される。また、パソコン２６から拡張ユニット１に対して各種設定が行われる。また、例えば、トレイ２８に収納された計測対象物２７に対してセンサヘッドユニット９からレーザ光を照射することにより、計測対象物２７の個数の計測が行われる。このとき、波形表示領域２６ｂに計測対象物の変位波形２９が表示され、カウント現在値表示領域２６ｃに現在のカウント数が表示される。
【０１０１】
本実施形態のセンサシステムに組み込まれる計測アルゴリズムの概念を説明するための説明図が図２２に示されている。拡張ユニット１はＮ個のアンプユニットの出力３０１に所定の計測処理３０２を施し、判定結果３０３をパソコン２６に出力する。計測処理３０２は、時系列的に配列された６つの計測段階（以下カテゴリと称す）に分けられている。すなわち、それら６つの計測段階とは、外部からの信号またはセルフトリガに応じて計測処理の開始および終了を規定するためのトリガ制御カテゴリ３１１（第１のステップ）、センサヘッドユニットが出力する波形データからノイズを除去するための波形整形カテゴリ３１２（第２のステップ）、整形された波形から特徴点を抽出する特徴点抽出カテゴリ３１３（第３のステップ）、抽出された特徴点に基づいて所定の演算を実行する演算カテゴリ３１４（第４のステップ）、演算結果と所定のしきい値とによって、整形された波形に対して所定の判定処理を実行するための判定カテゴリ３１５（第５のステップ）、判定結果を外部に出力するための外部出力設定カテゴリ３１６（第６のステップ）の６つである。
【０１０２】
パソコン２６の操作により、トリガ制御カテゴリ３１１には、トリガ制御処理プログラム群３２１から選択された処理プログラムが割り当てられる。処理プログラムは、計測アルゴリズムの構成要素であり、計測アルゴリズムが部品化されたものである。詳細は後述するが、図２２に示す例では、トリガ制御カテゴリ３１１には、処理プログラム「ＳＴトリガモード」が設定されている。同様に、波形整形処理プログラム群３２２、特徴点抽出処理プログラム群３２３、演算処理プログラム群３２４、判定処理プログラム群３２５、および外部出力設定処理プログラム群３２６から選択された１つ又は複数の処理プログラムが各処理カテゴリ３１２〜３１６に割り当てられる。そして、処理カテゴリ３１２〜３１６に割り当てられた処理プログラムが計測アルゴリズムを形成し、処理プログラムが順次実行されて計測処理が行われる。
【０１０３】
図１１に示されるように、拡張ユニットのＣＰＵ１０２内には計測データ蓄積メモリ１０２ａ、表示データ蓄積メモリ１０２ｂの他にＲＯＭ１０２ｃ（記憶手段）が設けられている。このＲＯＭ１０２ｃには、複数の処理プログラムが、予め多様な計測処理に対応してライブラリ化されて格納されている。１つの計測処理を行う場合、ライブラリからカテゴリに対応した処理プログラムが１つ又は複数選択されて実行順序が設定される。波形整形カテゴリ３１２の処理プログラムは波形整形処理プログラム、特徴点抽出カテゴリ３１３の処理プログラムは計測処理プログラム、演算カテゴリ３１４の処理プログラムは演算処理プログラム、判定カテゴリ３１５の処理プログラムは判定処理プログラム、外部出力設定カテゴリ３１６の処理プログラムは出力処理プログラムと呼ぶ。
【０１０４】
拡張ユニット１のＥＥＰＲＯＭ１０８（書き換え可能な記憶手段）には、実行すべき計測アルゴリズムを構成する処理プログラムの実行順序と、処理プログラムの情報（識別情報）が設定される。ＲＯＭ１０２ｃの内容とＥＥＰＲＯＭ１０８の内容とから、処理プログラムの実行順序と実行アドレスとから成る計測処理テーブルがＣＰＵ１０２内のＲＡＭに作成され、この計測処理テーブルに基づいて計測処理が実行される。
【０１０５】
ＥＥＰＲＯＭ１０８に処理プログラムの実行順序を設定する前に、本実施形態のセンサシステムを用いて、どのような状況で測定対象物のどのような測定項目を測定するかというニーズに合わせて、ユーザは特徴量の抽出方法や演算式を検討しておくようにする。
【０１０６】
検討された内容に従って、パソコン上でカテゴリ別に処理プログラム群の中から所望の処理プログラム（特徴量の抽出方法や演算式に関するプログラム等）が選択され、実行すべき処理プログラムとして設定される。このときの設定を説明するための説明図が図２３に示されている。図２３に示す表では、（ａ）処理カテゴリ名、（ｂ）処理プログラムナンバー、（ｃ）処理プログラム一覧が示されている。各処理カテゴリには、１または複数の処理プログラム登録領域（ナンバー０〜９）が用意されている。例えば、波形整形カテゴリには４個まで処理プログラムを登録することができ、特徴点抽出カテゴリには１０個まで処理プログラムを登録することができる。処理プログラムナンバーは処理プログラムの処理手順を示している。すなわち、図２３に示す例では、まず、トリガ制御カテゴリのナンバー０の処理プログラムが実行され、次に、波形整形カテゴリのナンバー０の処理プログラム、ナンバー１の処理プログラム、ナンバー２の処理プログラム、ナンバー３の処ププログラムが順次実行され、続いて、以下同様に特徴点抽出カテゴリのナンバー０の処理プログラム等が実行される。（ｃ）処理プログラム一覧の欄は、カテゴリ別に処理プログラムの登録候補を例示している。各カテゴリでは、（ｃ）の欄から選択された処理プログラムが、（ｂ）の欄の処理プログラムナンバーに対応づけて設定される。
【０１０７】
図２２に戻って、図２２では、例えばトリガ制御カテゴリ３１１には、トリガ制御処理プログラム群３２１から選択された処理プログラムとして「ＳＴトリガモード」が設定されている。同様に、波形整形カテゴリに処理プログラムとして、「移動平均」および「メディアン」が設定されている。また、特徴点抽出カテゴリに処理プログラム「ピーク／ボトム」、演算カテゴリに処理プログラム「２点段差」および「２点長さ」、判定カテゴリに処理プログラム「演算式０の判定」および「演算式１の判定」が設定されている。
【０１０８】
処理プログラム「ＳＴトリガモード」は、計測にタイミング入力が必要で、蓄積処理を必要としない場合を表し、１計測に要する時間は計測周期となる。処理プログラム「移動平均」は、設定した回数で平均した値を算出する処理であり、計測周期毎にデータを１つずつずらして処理を行うものである。処理プログラム「メディアン」は、設定したフィルタサイズ（対象データ数）の中心値を出力する処理であり、計測周期毎にデータを１つずつずらして処理を行うものである。処理プログラム「ピーク／ボトム」は、波形データの中から演算で使用する特徴点としてピークとボトムを抽出する処理である。処理プログラム「２点段差」および「２点長さ」は、この場合、それぞれ、ピークとボトムの高低差、ピークとボトムの水平位置の差を求める演算を行う処理である。処理プログラム「演算式０の判定」は、演算式０の演算結果を所定のしきい値と比較してＨＩＧＨ、ＰＡＳＳ、ＬＯＷなどの判定を下す処理である。なお、外部出力設定カテゴリに割り当てられる４つの処理プログラムは、外部出力用に用意されたＤＯ０〜ＤＯ３の４出力に対して、出力すべき判定結果の割り当てや出力条件の設定を行う処理を実行するものである。
【０１０９】
計測アルゴリズムを構成する処理プログラムを設定するとき、パソコン２６上に表示される画面例が図２４に示されている。この画面では、処理カテゴリ表示領域２４０１、処理プログラム表示領域２４０２、パラメータ表示領域２４０３、設定値表示領域２４０４が設けられている。図示するように、１つの処理プログラムには、いくつかのパラメータが備わっており、パラメータの設定値を変更することにより詳細な設定が可能となっている。例えば処理プログラム「移動平均」には、パラメータとして、「平均回数」、および「対象アンプユニットチャンネル」が設けられており、パラメータの設定値が変更できるように構成されている。
【０１１０】
本実施形態のセンサシステムは、パソコン２６から計測アルゴリズムを構成する処理プログラムを設定する際に、管理者モードによる設定と、ユーザモードによる設定とが行えるように構成されている。ユーザモードは、初心者のユーザ用であり、管理者モードは設定操作に精通したユーザ用である。管理者モードでは、所定の計測アルゴリズム全体を考慮して、処理プログラムを選択して処理手順に登録したり、削除したりすることが可能であり、且つ、処理プログラムのパラメータ値を変更することのできる設定が実行できる（第１の設定方式）。一方、ユーザモードでは、処理プログラムのパラメータ値を変更する設定だけが実行できる（第２の設定方式）。
【０１１１】
具体的には、管理者モードでは、図２４に示す画面例の処理プログラム表示領域２４０２、パラメータ表示領域２４０３、設定値表示領域２４０４の各欄を変更することができる。また、ユーザモードでは、図２４に示す設定画面例の設定値表示領域２４０４の欄のみを変更することができる。このように初心者用のユーザモードでは処理プログラムの登録および削除ができないので、初心者のユーザがアルゴリズムを誤って変更して元に戻せなくなるといったことを予防することができる。
【０１１２】
本実施形態のセンサシステムでは、計測アルゴリズムを構成する処理プログラムの登録、処理プログラムのパラメータ設定等を一から行わなくてもよいように、所定の計測処理を想定した複数のアルゴリズム（アプリケーションメニュー）が予めＥＥＰＲＯＭ１０８に格納されている。図２４に示す画面でアプリケーションメニューボタン２４０５を押すと、図２５に示されるような画面が表示される。図２５に示す画面表示例では、メニュー表示／設定領域２５０１と、設定確認ボタン２５０２とが設けられている。
【０１１３】
この例では、アプリケーションメニューとして、カウントメニュー、継ぎ目メニュー、偏心メニュー、突起高さメニュー、移動幅メニュー、ねじれメニュー、平坦度メニュー、段差メニューが備えられている。
【０１１４】
カウントメニューは、ワーク（計測対象物）の個数カウント用メニューであり、例えば容器や封筒等の個数・枚数カウントに適用される。
【０１１５】
継ぎ目メニューは、微小な段差や継ぎ目検出用のメニューであり、例えばテープの継ぎ目やベルト上の繊維ひげ等の検出に適用される。具体的には、移動しているワークの変位信号からノイズ成分・うねりを除去し、段差部（あるいは、継ぎ目・エッジ・異物・欠け・割れなど）を抽出する。
【０１１６】
偏心メニューは、回転ワークの偏心計測用メニューであり、例えばローラや回転ギヤ等の偏心計測に適用される。
【０１１７】
突起高さメニューは、ワークの突起や溝の高さ計測用メニューであり、例えばリベットの打ち込み量や電子部品の高さ寸法等の計測に適用される。具体的には、移動しているワークの突起部（あるいは溝部）とその前後の計３点の高さデータから突起部（あるいは溝部）の高さを求める。
【０１１８】
移動幅メニューは、ワークの突起や溝の幅計測用メニューであり、例えばコンベア上のワーク間隔や建材の幅等の計測に適用される。これは、移動しているワークの変位信号があらかじめ設定したエッジレベルを横切るときに取得する交点の間隔からワークの突起部（あるいは溝部）の幅を求めるものである。
【０１１９】
ねじれメニューは、ワーク面内のねじれ計測用メニューであり、アンプユニットを４台用いて、例えば鋼板やディスク面等のねじれ検査に適用される。これは、静止しているワーク面内４隅の表面高さを４台のセンサヘッドユニットで計測し、その高さデータの差からねじれ量を求めるものである。
【０１２０】
平坦度メニューは、ワーク面内の平坦度計測用メニューであり、例えばロボットアームやブレーキパッド等の平坦度検査に適用される。これは、静止しているワークの同一面内の表面高さを３〜５台のセンサヘッドユニットで計測し、その高さデータの最大値と最小値の差からワークの平坦度を求めるものである。
【０１２１】
段差メニューは、ワーク面どうしの段差計測用メニューであり、例えば金型やＨＤＤシャーシ等の突起・凹み寸法検査に適用される。これは、静止しているワークの基準面と計測対象面の表面高さを３〜５台のセンサヘッドユニットで計測し、基準面と各計測対象面の高さデータの差から各ワーク面の段差を求めるものである。
【０１２２】
本実施形態のセンサシステムは、上記アプリケーションメニューをサンプルとして、処理プログラムのパラメータの設定値等を変更することでユーザに最適な計測アルゴリズムを手軽に作成することが可能である。なお、新規に作成したアルゴリズムをメニューに登録することもできる。
【０１２３】
次に、カテゴリ別に処理プログラムが設定された計測アルゴリズムを実行するときの拡
張ユニット１の動作を説明する。拡張ユニット１の処理を示すゼネラルフローチャートが図２６に示されている。
【０１２４】
電源投入により処理が開始されると、イニシャル処理等の起動時処理（ステップ２６０１）が行われた後、上位のアンプユニット２からの割込により計測値が最新のものに更新されたか否かが判別される（ステップ２６０２）。
【０１２５】
計測値が最新のものに更新されたときには、計測処理テーブルの内容（処理プログラムの実行順序と実行アドレスとの対応テーブル）に従って、波形整形処理プログラム実行時処理（ステップ２６０３）、蓄積データ格納（ステップ２６０４）、計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）、演算処理プログラム実行時処理（ステップ２６０６）、判定処理プログラム実行時処理（ステップ２６０７）、出力処理プログラム実行時処理（ステップ２６０８）が逐次実行される。
【０１２６】
起動時処理（ステップ２６０１）の詳細が図２７のフローチャートにより示されている。起動時処理においては、ハードウェア初期化処理（ステップ２７０１）が実行された後、ＣＰＵ１０２内のＲＯＭ１０２ｃに格納された処理プログラム情報（処理プログラム番号（識別情報）、処理プログラム内容、実行アドレス）が取得され（ステップ２７０２）、処理プログラム番号と実行アドレスとの対応テーブルが作成される（ステップ２７０３）。
【０１２７】
続いて、ＥＥＰＲＯＭ１０８内に記憶された設定内容が読み出される（ステップ２７０４）。この設定内容は、処理プログラムの実行順序と処理プログラム番号との対応テーブルである。
【０１２８】
次に、処理プログラムの実行順序と実行アドレスとの対応テーブル（計測処理テーブル）が作成される（ステップ２７０５）。
【０１２９】
続いて、処理プログラムを実行するときに使用するためのＲＡＭ領域が確保される（ステップ２７０６）。この領域には設定パラメータと計測結果が展開される。
【０１３０】
計測値受信割込時処理は、図２８に示されるように、アンプユニット２（上位）からの計測値受信により割込にて実行を開始され、受信データを、Ｎ個のアンプユニット２に対応したＮチャンネル（ＣＨ）に振り分ける処理がなされる（ステップ２８０１）。そして、チャンネル別の計測値格納領域に格納される計測値が最新の計測値に更新される（ステップ２８０２）。
【０１３１】
外部からのコマンド受信による割込時処理は、図２９に示されるように、外部からのコマンド受信により割込にて実行を開始され、まず、外部からのコマンドを解析する処理がなされる（ステップ２９０１）。そして、コマンドの内容が、「処理プログラムの登録または削除」、「設定パラメータ変更」、「セーブ」のいずれであるかが判別される（ステップ２９０２）。
【０１３２】
コマンドが「処理プログラムの登録または削除」である場合、処理プログラムの実行順序と処理プログラム番号との対応テーブル（ステップ２７０４でＥＥＰＲＯＭ１０８より読み出されるテーブル）が再生成される（ステップ２９０３）。続いて、処理プログラムの実行順序と実行アドレスとの対応テーブル（計測処理テーブル）が再生成され（ステップ２９０４）、処理プログラムを実行するときに使用するためのＲＡＭ領域が確保される（ステップ２９０５）。
【０１３３】
コマンドが「設定パラメータ変更」である場合、システムの設定パラメータまたは処理プログラムの設定パラメータが変更される（ステップ２９０６）。ここで、システムの設定パラメータとしては、例えば、アンプユニット２の接続台数などが挙げられる。
【０１３４】
コマンドが「セーブ」である場合、ＲＡＭの内容がＥＥＰＲＯＭ１０８に保存される（ステップ２９０７）。保存される内容はシステムの設定パラメータなどのデータ、処理プログラムの実行順序テーブル、処理プログラムの設定パラメータなどである。
【０１３５】
各処理プログラムの実行時処理のフローチャートが図３０に示されている。図３０（ａ）に示されるフローチャートは、波形整形処理プログラム実行時処理（ステップ２６０３）、演算処理プログラム実行時処理（ステップ２６０６）、判定処理プログラム実行時処理（ステップ２６０７）、出力処理プログラム実行時処理（ステップ２６０８）、および逐次型の計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）を表している。
【０１３６】
処理が開始されると、この処理プログラムの設定パラメータが参照される（ステップ３００１）。次いで、上流の処理プログラムの計測値が参照される（ステップ３００２）。例えば演算処理プログラム実行時には、波形整形処理プログラムの計測値を参照する。続いて、処理プログラム別に計測処理を実行する（ステップ３００３）。最後に、計測値をＲＡＭに格納する（ステップ３００４）。
【０１３７】
計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）では、逐次型処理のほか蓄積型処理が実行される。この蓄積型処理のフローチャートが図３０（ｂ）に示されている。処理が開始されると、処理プログラムの設定パラメータが参照される（ステップ３００５）。次いで、計測データ蓄積メモリ１０２ａに蓄積されている蓄積データが参照される（ステップ３００６）。続いて、処理プログラム別に計測処理を実行する（ステップ３００７）。最後に、計測値をＲＡＭに格納する（ステップ３００８）。
【０１３８】
次に、本システムによりセンシングされた「変位と時間」による２次元データ（変位波形）が、ユーザの求めるデータに加工される様子を説明する。波形整形処理プログラム実行時処理（ステップ２６０３）には、「平均処理」、「メディアン」の各処理プログラムが選択され、計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）には、「トップ」の処理プログラムが選択され、演算処理プログラム実行時処理（ステップ２６０６）には、「２点段差」、「２点長さ」の各処理プログラムが選択されているものとする。センサヘッドユニット９がセンシングにより取得した、図３１の参照符号（ａ）で示される生波形データは、波形整形処理プログラム実行時処理（ステップ２６０３）により、ノイズが除去される。そして、同図（ｂ）で示される波形データが求められる。これに、計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）が行われると、同図（ｃ）で示されるように、特徴点としてトップＴ１，Ｔ２が抽出される。さらに、演算処理プログラム実行時処理（ステップ２６０６）が行われると、同図（ｄ）で示されるように、トップＴ１，Ｔ２の２点段差Ｄと、２点長さＬとが求められる。そして、データＤ，Ｌに対して判定・出力が実行され、ユーザの求めるデータが得られる。
【０１３９】
次に、計測処理プログラム実行時処理（ステップ２６０５）において、逐次処理と蓄積処理とが併用される場合の処理の一例として断面積測定アプリケーションを説明する。
【０１４０】
平板表面に突起部（三角形状）３２０１を有するワーク３２０２を図３２に示されるように、ローラ３２０３上に載置して、ローラ３２０３を回転させてワーク３２０２を移動させたときに、上方に配置された本実施形態の変位センサ３２０４からレーザを照射して、突起部３２０１のピークおよび断面積を測定する場合を想定する。
【０１４１】
この場合、計測アルゴリズムを構成する特徴点抽出カテゴリおよび演算カテゴリに、「ピーク値」と「断面積」に関する処理プログラムおよびパラメータが設定される。突起部３２０１の断面積Ｓの演算式は、ピーク高さｈ、エッジレベルｕ、左エッジ位置（時間データ）ａ、右エッジ位置（時間データ）ｂ、ワーク移動速度ｗとするとき、次式（１）で示される。
【０１４２】
Ｓ＝（ｈ−ｕ）×（ｂ−ａ）×ｗ×０．５・・・（１）
【０１４３】
ワーク３２０２は図中左に移動することにより上下に振動するので、振動による誤差を考慮してエッジレベルｕを正確に算出するために、トリガがオンしてから所定時間経過した位置Ｐでエッジ基準レベルｖ（位置Ｐでのエッジレベル）を取得し、これに補正値ｚを加えた量を演算式で用いるエッジレベルｕとする。
【０１４４】
ピーク高さｈ、エッジレベルｕは逐次型計測処理により求められ、左エッジ位置ａ、右エッジ位置ｂは蓄積型計測処理により求められる。このときの計測タイミングチャートが図３３に示されている。
【０１４５】
図３３の参照符号ａで示されるタイミング入力がオン（トリガオン）するタイミングｔ１で、計測データ（ワークと変位センサとの距離に対応）の蓄積が開始される。この最中に参照符号ｃで示される演算結果１（ピーク値）は逐次的に更新され続け、参照符号ａで示されるタイミング入力がオフ（トリガオフ）するタイミングｔ２でピーク値が確定する。タイミングｔ２〜ｔ３の間で、左エッジ位置ａおよび右エッジ位置ｂが確定し、参照符号ｅで示される演算結果２（断面積）の計測処理が実行され、それにより突起部３２０１の断面積Ｓが算出される。算出された断面積Ｓが所定のＨＩＧＨしきい値を超えると、参照符号ｆで示される判定結果はＬＯＷの判定出力からＰＡＳＳの判定出力に切り替わる。なお、トリガオンは、別に設けた光電センサのオン信号やセルフトリガにより検出される。
【０１４６】
同様に、時刻ｔ４でトリガオンしたときには、トリガオフする時刻ｔ５まで計測データが蓄積される。この間、参照符号ｃで示される演算結果１（ピーク値）は逐次的に更新され続け、時刻ｔ５にピーク値が確定する。時刻ｔ５〜ｔ６の間で、左エッジ位置ａおよび右エッジ位置ｂが確定し、参照符号ｅで示される演算結果２（断面積）の計測処理が実行され、それにより断面積Ｓが算出される。算出された断面積Ｓが所定のＬＯＷしきい値とＨＩＧＨしきい値との間にある場合、参照符号ｆで示される判定結果はＰＡＳＳの判定出力からＨＩＧＨの判定出力に切り替わる。なお、時刻ｔ７に、参照符号ｂで示されるリセット入力のオンにより判定結果はオフされる。
【０１４７】
上述した断面積測定アプリケーションでは、計測データの蓄積が行われている最中に逐次型計測処理が実行されるので、蓄積型計測処理だけが実行される場合に比べて計測処理に要する時間を短縮することができる。
【０１４８】
尚、上記実施形態のセンサシステムは、一例として変位センサから構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、近接センサ、測長センサ等から構成されるようにしてもよい。
【０１４９】
以上説明したように、本実施形態のセンサシステムによれば、計測アルゴリズムが部品化されており、処理カテゴリの実行順序に対応させて、部品化された処理プログラムを組み合わせることにより数多くのアルゴリズムを自在に構築することが可能になる。また、所定のアプリケーションメニューを予め備えているので、初心者のユーザにも使い勝手がよい。さらに、逐次型計測処理と蓄積型計測処理を併用することにより計測時間を短縮することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】拡張ユニット（外部入出力線、及びＲＳ２３２Ｃケーブル付）とアンプユニットとの隣接結合状態を示す斜視図である。
【図２】変位センサ用のセンサヘッドユニットの斜視図である。
【図３】変位センサの計測原理の説明図である。
【図４】拡張ユニット（外部入出力線及びＲＳ２３２Ｃケーブル付）とアンプユニットとの隣接結合状態を示す平面図である。
【図５】拡張ユニット（外部入出力線付）とアンプとの分離状態を示す斜視図である。
【図６】拡張ユニットの説明図である。
【図７】拡張ユニットの操作・表示部の構成図である。
【図８】拡張ユニット（外部入出力線付）とアンプユニットとの隣接結合状態を示す斜視図である。
【図９】拡張ユニット（外部入出力線付）とアンプユニットとの隣接結合状態を示す平面図である。
【図１０】センサシステム全体のハードウェア構成図である。
【図１１】拡張ユニットのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１２】アンプユニットのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１３】アンプユニットの処理を概略的に示すフローチャートである。
【図１４】拡張ユニットの処理を概略的に示すフローチャートである。
【図１５】本発明に関連して拡張ユニットが実行するデータ蓄積・解析処理のゼネラルフローチャートである。
【図１６】図１５の各部の詳細フローチャートである。
【図１７】データ蓄積タイミングの説明図である。
【図１８】ＰＣコマンドの対応処理を示すフローチャートである。
【図１９】アプリケーションの具体的な一例を示す説明図である。
【図２０】データ取得および解析動作を説明するタイミングチャートである。
【図２１】連装式変位センサシステムの構成図である。
【図２２】本実施形態の計測処理全体の説明図である。
【図２３】処理プログラムの登録方法を説明するための説明図である。
【図２４】処理プログラムとパラメータの設定画面を示す説明図である。
【図２５】アプリケーションメニューの画面を示す説明図である。
【図２６】拡張ユニットの処理を示すゼネラルフローチャートである。
【図２７】起動時処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２８】計測値受信割込時処理を示すフローチャートである。
【図２９】外部からのコマンド受信による割込時処理を示すフローチャートである。
【図３０】各処理プログラムの実行時処理を示すフローチャートである。
【図３１】変位波形が加工される様子を説明するための説明図である。
【図３２】断面積測定アプリケーションを説明するための説明図である。
【図３３】断面積測定アプリケーションの計測タイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
１  拡張ユニット
２  アンプユニット
３  ＤＩＮレール
４  拡張ユニットのケース
４ａ  拡張ユニットのケース前面
４ｂ  拡張ユニットのケース後面
４ｃ  拡張ユニットのケース左側面
４ｄ  拡張ユニットのケース右側面
４ｅ  拡張ユニットのケース上面
４ｆ  拡張ユニットのケース底面
４ｇ  拡張ユニットのケースの透明カバー
５  アンプユニットのケース
５ａ  アンプユニットのケース前面
５ｂ  アンプユニットのケース後面
５ｃ  アンプユニットのケース左側面
５ｄ  アンプユニットのケース右側面
５ｅ  アンプユニットのケース上面
５ｆ  アンプユニットのケース底面
５ｇ  アンプユニットのケースの透明カバー
６  第１の電気コード
７  第２の電気コード
８  丸形コネクタ
９  センサヘッドユニット
１０  センサヘッドユニットのケース
１１  センサヘッドユニットの投受光窓
１２  電気コード
１３  丸形コネクタ
１４  第３の電気コード
１５  ＲＳ−２３２Ｃコネクタ
１６  第４の電気コード
１７  スライド蓋
１８  スライド蓋
１９  コネクタ窓
２０  隣接結合コネクタ
２１  ＤＩＮレール嵌合溝
２２  隣接結合コネクタ
２３  拡張ユニットの操作表示部
２３ａ  第１の７セグメント表示器
２３ｂ  第２の７セグメント表示器
２３ｃ〜２３ｇ  操作キー
２３−１  操作部
２３−２  表示部
２４  電気コード取付用クランパ
２５  アンプユニットの操作表示部
２５−１  操作部
２５−２  表示部
２６  パソコン（ＰＣ）
１０１  ドライバＩＣ（ＲＳ２３２Ｃドライバ）
１０２  ＣＰＵ
１０２ａ  計測データ蓄積メモリ
１０２ｂ  表示データ蓄積メモリ
１０２ｃ  ＲＯＭ
１０３  アンプユニット側回路ボード
１０４  電流の流入防止回路
１０５  外部入力回路
１０６  アナログ出力回路
１０７  外部出力回路
１０８  ＥＥＰＲＯＭ
２０１  ＣＰＵ
２０２  電流の流入防止回路
２０３  アンプとの接続コネクタ左側
２０４  電流の流入防止回路
２０５  アンプとの接続コネクタ右側
２０６  電源リセット回路
２０７  ＥＥＰＲＯＭ１
２０８  外部入力回路
２０９  アナログ出力回路
２１０  外部出力回路
３０１  アンプユニットの出力
３０２  計測処理
３０３  判定結果
３１１  トリガ制御カテゴリ
３１２  波形整形カテゴリ
３１３  特徴点抽出カテゴリ３１３
３１４  演算カテゴリ
３１５  判定カテゴリ
３１６  外部出力設定カテゴリ
３２１  トリガ制御処理プログラム群
３２２  波形整形処理プログラム群
３２３  特徴点抽出処理プログラム群
３２４  演算処理プログラム
３２５  判定処理プログラム群
３２６  外部出力設定処理プログラム群
２４０１  処理カテゴリ表示領域
２４０２  処理プログラム表示領域
２４０３  パラメータ表示領域
２４０４  設定値表示領域
２４０５  アプリケーションメニューボタン
２５０１  メニュー表示／設定領域
２５０２  設定確認ボタン２５０２
３２０１  突起部（三角形状）
３２０２  ワーク
３２０３  ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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